Sme vo vesmíre sami? To je otázka, na ktorú sa snažíme odpovedať už tisícročia. Nový výskum plánuje na Marse využiť pokročilé analytické nástroje špeciálne navrhnuté na identifikáciu molekulárnych stôp minulého života. Pred uplatnením nových technológií však musíme byť schopní rozpoznať mimozemskú biológiu od všadeprítomného chemického znečistenia našej planéty.
Nový výskum plánuje na Marse využiť pokročilé analytické nástroje špeciálne navrhnuté na identifikáciu molekulárnych stôp minulého života. Zdroj: iStock/R_Type
Výskumníci z Inštitútu Maxa Plancka pre výskum slnečnej sústavy spolu s výskumníkmi z Univerzity v Göttingene a Univerzity Côte d’Azur testujú detekčné metódy novej generácie. Testovaním analytických prístrojov na známom meteorite, ktorý dopadol na Zem pred desiatkami rokov, výskumníci zdokonaľujú potenciálne hľadanie života na Marse.
Molekulárna stabilita mikroskopického života
Aby astrobiológovia zistili, či na Marse niekedy existoval život, hľadajú molekuly, ktoré sú výlučne alebo primárne produkované živými organizmami. Medzi najsľubnejšie ciele patria dva špecifické uhľovodíky: pristán a fytán. Pristán a fytán sú izoprenoidné alkány, ktoré sa často tvoria ako stabilné produkty rozkladu chlorofylu, zeleného pigmentu, ktorý rastliny a iné organizmy využívajú na získavanie slnečného žiarenia.
Keďže molekuly sú chemicky robustné, dokážu odolávať drsným podmienkam prostredia po veľmi dlhý čas. Ak na Marse pred miliardami rokov prosperoval mikroskopický život, stabilné biomarkery, ako sú pristán a fytán, by teoreticky mohli byť stále zachované pod jeho povrchom.
Chiralita pomáha identifikovať živé systémy
Vesmírne meteority dopadajúce na Zem alebo vzorky z Marsu často obsahujú komplexné zlúčeniny uhlíka pochádzajúce z nebiologických procesov, ako sú chemické reakcie vo vesmírnom prachu alebo hydrotermálne systémy. Aby vedci rozlíšili molekuly vytvorené organizmami od abiotických chemikálií, skúmajú geometrickú vlastnosť nazývanú chiralita.
Mnohé organické molekuly sú chirálne, čo znamená, že môžu existovať v dvoch odlišných trojrozmerných konfiguráciách známych ako enantioméry. Tieto zrkadlové verzie obsahujú presne tie isté atómy spojené v rovnakej sekvencii, ale ich priestorové usporiadanie sa líši – podobne ako ľavá a pravá ruka človeka.
Živé systémy vykazujú výraznú preferenciu jednej špecifickej zrkadlovej orientácie. Bielkoviny v živých organizmoch sú zložené takmer výhradne z aminokyselín s L-konfiguráciou. Nebiologické chemické reakcie typicky vytvárajú racemickú zmes, ktorá obsahuje rovnaké podiely ľavostranných aj pravostranných variantov. Preto by detekcia silnej chirálnej nerovnováhy v organických molekulách na Marse slúžila ako ukazovateľ minulej biologickej aktivity.
Testovanie na Murchisonskom meteorite
Aby sa zabezpečilo, že analytické nástroje dokážu presne merať jemné chirálne variácie, výskumníci testovali samostatnú verziu MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer, Analyzátor organických molekúl na Marse) – súpravu prístrojov vytvorenú pre nadchádzajúcu misiu rovera ExoMars Európskej vesmírnej agentúry (ESA).
Výskumný tím analyzoval vzorky zo slávneho Murchisonského meteoritu, ktorý dopadol na Zem v Austrálii v roku 1969. Tento meteorit je plný širokej škály organických zlúčenín a slúži ako spoľahlivý zástupca vzoriek mimozemských hornín. Pri skúmaní meteoritu sa zistilo, že všetky molekuly boli úplne racemické, čo znamená, že všetky chirálne varianty boli prítomné v rovnakých pomeroch.
Bola prítomná biologická kontaminácia?
Štandardná biologická kontaminácia z miestnej pôdy alebo rastlín by si zachovala chirálnu preferenciu pre L- alebo D-konfiguráciu. Namiesto toho rovnaké podiely zrkadlovo odlišujúcich sa foriem poukazovali na aerosólové znečisťujúce látky na báze ropy v zemskej atmosfére.
Porovnávacie merania zahŕňajúce ropné bridlice – sedimentárne horniny, kde prekurzory ropy prechádzajú tepelným dozrievaním milióny rokov za extrémneho tepla a tlaku – potvrdili proces známy ako racemizácia, ktorý vysvetľuje, prečo kontaminanty zachytené meteoritom počas jeho zostupu zemskou atmosférou vykazujú vyvážené pomery enantiomérov (opticky aktívnych látok).
Práve extrémne dlhý čas, geotermálne teplo a vysoký tlak v zemskej kôre sú dokonalými spúšťačmi racemizácie. Organické molekuly v rope tak dávno stratili pôvodnú biologickú chirálnu čistotu a zmenili sa na racemát.
Hľadanie života na Marse
Preukázaním, že prístroje ako MOMA dokážu úspešne separovať a analyzovať chirálne konfigurácie mimozemských vzoriek, výskumníci zdokonalili svoje nástroje pre nadchádzajúcu misiu ExoMars. Zistenia zdôrazňujú potrebu zohľadnenia znečisťujúcich látok v atmosfére pri štúdiu mimozemských vzoriek.
Zdroje: SciTech Daily, Science Daily, Science Direct
(RR)
